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薛惠锋:拨开科技创新的迷雾 读懂世界中的中国
发布时间:2020-12-24 光明日报

  编者按:11月20日21日,“读懂中国”国际会议在广州召开。会议以“大变局、大考验、大合作——中国现代化新征程与人类命运共同体”为主题,600余位全球知名政治家、战略家、学者、企业家参会。以下为中国航天系统科学与工程研究院院长、国际宇航科学院院士薛惠锋在“科技创新与国际合作”平行研讨会上所作主题发言内容

  ——读懂中国就要先读懂世界,在“科技迷雾”中寻找“理性之光”。

  当前,我们频繁地看见媒体对“科技大爆炸”的渲染;也不时看到一个概念刚刚冒出来,没过多久,工程就上马了,相关产业就如火如荼地发展起来了。但并非所有的新生事物都称得上“创新”,或称得上“涌现”。在复杂系统的共性中,“涌现”是最引人注目的普遍现象,即系统在自组织的过程中出现新的、清晰的结构、样式和性质,具体表现为:整体大于部分之和。正如人与人的交流涌现出“语言”,物与物的交换涌现出“货币”,人与人的交往涌现出“法律”,“人-机-环境”的深度交融涌现出“网络”。“部分”虽决定了“整体”的组成,但是通过“涌现”,“整体”会反作用,并控制部分;通过多级的“涌现”,不断迭代创新。因此,从系统科学角度看,涌现就是创新。

  当然,涌现也有正负之分。“正涌现”可以推动科技进步与社会发展;但是如果急于求成、好大喜功,很容易陷入被利益绑架的局面,也不可避免地会带来一定程度的“科技迷雾”、“科技泡沫”甚至“技术陷阱”,这就是“负涌现”,反倒成为了挡在创新道路上的“绊脚石”和“拦路虎”,让我们陷入科技创新虚假繁荣的镜花水月之中。事实上,如果我们对科学理解不深、技术还有待突破、工程还不成熟,产业根本就无从谈起,我们不能错把技术当科学,错把过程当结果,只有科学、理性、公正地看待科技创新,才能够真正地驱散科技迷雾、洞见科技本源。

  “万物之始,大道至简。”我们知道,科学、技术、工程、产业等都是不同的概念。人民科学家钱学森早就科学定义过:科学是发现客观世界的学问,技术是改造客观世界的学问,而工程是改造客观世界的实践。随着现代自然科学的进步,特别是19世纪末20世纪初,将自然科学应用到工程技术领域的需求越发迫切,但这是一个高度复杂、具有创造性的工作,因此,需要综合两方面知识,由此产生了一个新知识部门,即技术科学。典型的技术科学就是应用力学,应用力学源于经典力学,但是直接服务于工程技术,成为了技术科学领域早期具有代表性的学科。就这样,科学家与工程师之间就产生了一个“桥梁”,即技术科学家。高度重视技术科学的发展也是实现创新关键之所在。辨析三者的概念与本源并不是目的,目的是为了推动科技创新,要让每个人明确自己的“位置”,科学家要埋头于科学发现,工程师要致力于技术发明,技术科学家要努力架起二者之间的桥梁,加速基础科学的转化应用,产业界要为产业转型升级贡献力量。

  科学的发展从“合二为一”走向“高度分化”,当前正朝着高度融合的方向发展,大科学时代来临。这就引申出我要汇报的第二个方面,大科学背景下,破解科技迷雾、推动科技创新的“钥匙”在哪里?

  ——“科技创新”要先承认“科学停滞”,在充满“还原论”的世界紧紧抓牢“系统论”的钥匙。

  回溯科学发展的历史,我们看到,近代以前的哲学与科学思想一直停留在思辨层面,古代中国以“整体论”为主流,强调把万事、万物看作一个整体,从整体上考虑其最优效果;西方则以“还原论”为主流,德谟克利特认为,原子是不可再分的物质微粒,万物都由原子和虚空构成。无论是早期的整体论还是还原论都停留在哲学思辨层面,这种思维方式是直观朴素的,是对自然现象的比较笼统的整体把握,没能建立在对部分的精细了解上,特别是对部分之间相互关系的精确了解上,没有精密的科学实验。

  随着对科学的不断探索和追求,特别是欧洲文艺复兴以来,直接促成了近代“还原论”思想的形成。从达芬奇到笛卡尔,他们都主张把大的事物分解成更小的事物,以“越分越细”为主要特征的近代还原论思想就此产生。此后,还原论思想以席卷全球之势带来了从科学到技术,从工程到产业,从思维到管控,方方面面的根本性变革。可以说,随着以还原论作为方法论基础的近代实验科学的兴起,直观笼统的古代整体论就被超越了。

  人类从陆地走向海洋,从天空走向太空,世界由割裂走向一体,多元化程度越来越高,科技创新复杂性急剧上升,世界逐渐发展成为一个开放的复杂巨系统,形成了典型的“人-机-环”系统。机械化的“还原论”遭遇复杂化的世界,显得力不从心、捉襟见肘。物理学对物质结构的研究已经到了夸克层次,却无法窥探宇宙的全貌;生物学对生命的研究也到了基因层,但是仍然无法完全攻克癌症问题。20世纪40年代以来,以“还原论”方法创立的现代科学已经在一定程度上进入了停滞状态,赖之以生存的应用科技快要榨干基础科学这个河床的最后一滴水,特别是20世纪70年代以来,与之前的100年相比,重大科技创新明显减少,技术进步速度在放慢。第一次和第二次工业革命以来,能源、交通、通讯、材料、生物等领域都出现了重大创新,而且从一个领域迅速扩展到其他领域,彼此交叉、相互融合。相比之下,第三次工业革命主要发生在以信息技术领域,该领域技术进步速度很快,但其他领域技术进步速度相对较慢,如我们目前的能源、交通等领域的技术基础还停留在第二次工业革命时期。

  正所谓“成也还原、败也还原”。在还原论之下产生的科技成果,正像是很多美丽的珍珠,每一颗都闪闪发光,但也只有将它们串在一起的时候,才能够变成“项链”,让整体发挥出个体所没有的功能和效果。但是以越分越细为特征的还原论就很难将珍珠串成项链。可见,实践与科学的发展迫切需要超越还原论,发展整体论,把还原论与整体论结合起来。

  在寻求更优科学方法论的过程中,拥护整体论的科学家,对还原论提出了质疑。20世纪三四十年代,美籍奥地利理论生物学家、贝塔朗菲指出,对生物在分子层次上了解得越多,对生物整体反而认识得越模糊。为了反对当时的生物学理论和研究中的机械论方法,他强调应当把生物机体当作一个整体或系统来考察,运用定量化、精确化、模型化的方式研究系统,从而创立了“一般系统论”。此后,以一般系统论、控制论、信息论为代表的“老三论”和以结构论、协同论、突变论为代表的“新三论”,将科学研究从“拆分”观点转向“整体”观点。按照钱学森的观点,系统分为简单系统、简单巨系统、开放的复杂巨系统。普利高津的耗散结构理论和哈肯的协同学,解决的都是简单巨系统的开放性、自组织等问题,是整体论的“升级版”,仍没有解决复杂系统的复杂性、涌现性问题。因此,对于开放的复杂巨系统,特别是社会系统,不是已有理论和方法所能处理的,需要新的理论作为指导,这就是钱学森“系统论”。

  钱学森首次实现了“还原论”与“系统论”的辩证统一,提出了“系统论”思想,这一思想具有“涌现性”特征,能够实现复杂系统从不满意状态到满意状态的跃升。钱学森系统论既避免了“还原论”思想中“只见树木,不见森林”的矛盾;也避免了“整体论”思想中“只见森林,不见树木”的弊端。曾有人评价,系统科学的发展,是一次科学革命,其重要性不亚于相对论或量子力学。

  1991年,国务院、中央军委授予钱学森“国家杰出贡献科学家”荣誉称号。这是共和国历史上授予中国科学家的最高荣誉,而钱学森是这一荣誉迄今为止唯一一位获得者。在颁奖仪式后,钱学森说过这样一句话:“‘两弹一星’工程所依据的都是成熟理论,这个没有什么了不起,只要国家需要我就应该这样做,系统工程与总体部思想才是我一生追求的。”

  我理解的“百年未有之大变局”,正是人类文明已走到量变到质变的临界点,迫切需要一次新的科学革命,也就是引发“第二次文艺复兴”,甚至是“文明复兴”。这次科学革命将以钱学森“系统论”为引领,使人类把握客观规律、改造客观世界的能力实现跨越式的提升,从而引发新的社会跃升。

  ——建设全球创新协作机制要用“总体设计部”在“世纪之愿”中孕育“世纪之机”。

  钱学森结合现代信息技术的发展,以“人机融合、人网融合、以人为主”为主要方式,提出“从定性到定量综合集成方法”及其实践形式——“从定性到定量综合集成研讨厅体系”,并将运用这套方法的集体称为总体设计部。也就是把人的形象思维和机器的逻辑思维相互融合,实现集大成,得智慧。

  20世纪90年代,钱学森曾多次建议中央建立国民经济社会发展“总体设计部”,得到了时任国家领导人的高度重视,但是由于种种原因最终未能实现。总体设计部一直是萦绕在钱老生命中的心结,甚至在他临去世的前几天还念念不忘,感叹国家总体设计部在20世纪未能实现,可能要到21世纪的某个时期才能实现了,成为了一个“世纪之憾”。

  站在“两个一百年”的历史交汇点,面对国际国内两个大局,为了适应“大科学”时代的发展需要,科技创新全球合作势在必行,为总体部创造了“世纪之机”。实现全球创新协作重在顶层设计与统筹谋划,。“总体设计部”思想为全球合作机制的建立提供了行动方案与桥梁纽带,以此为契机,建立起由跨地域、跨学科、跨层次的专业人才,组成的资源共享、利益共赢、风险共担的科技联合体至关重要,进而形成科技创新命运共同体,为构建人类命运共同体贡献科技智慧。

  展臂怀拥凌云梦,望尽天涯志亦高。我来自钱学森智库,可以说,“钱学森智库”是钱学森系统工程思想的重要发源地,也是重要传承者,更是钱学森智库的第一践行者。身为智库一员,我感到,智库作为沟通政府与社会、国内与国际的桥梁与窗口,可以成为“总体设计部”思想落地的抓手与媒介,形成沟通中国与国际的纽带,可以进一步发挥科技型智库在“二轨外交”中的独特作用。

  作者:薛惠锋,系中国航天系统科学与工程研究院院长、国际宇航科学院院士

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